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EP0576768B1 - Ventilantriebssystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine - Google Patents

Ventilantriebssystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine Download PDF

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Publication number
EP0576768B1
EP0576768B1 EP92710025A EP92710025A EP0576768B1 EP 0576768 B1 EP0576768 B1 EP 0576768B1 EP 92710025 A EP92710025 A EP 92710025A EP 92710025 A EP92710025 A EP 92710025A EP 0576768 B1 EP0576768 B1 EP 0576768B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coupling
lever
actuating
levers
rocker
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP92710025A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0576768A1 (de
Inventor
Christoph Dipl.-Ing. Reckzügel
Rolf Ohlendorf
Mario Dipl.-Ing. Mürwald
Jürgen Dipl.-Ing. Frey
Gerhard Doll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler Benz AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
Mercedes Benz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Benz AG, Mercedes Benz AG filed Critical Daimler Benz AG
Publication of EP0576768A1 publication Critical patent/EP0576768A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0576768B1 publication Critical patent/EP0576768B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F01L1/267—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder with means for varying the timing or the lift of the valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations

Definitions

  • the invention relates to a valve drive system for a multi-cylinder internal combustion engine according to the features specified in the preamble of claim 1.
  • a valve drive system with two intake valves and one exhaust valve for each cylinder is known.
  • the rocker arm arrangement for these valves is composed of two actuating levers and a coupling lever, each actuating lever being drivable by a low-speed cam and the coupling lever by a high-speed cam. Both actuating levers and the coupling lever of each cylinder can be coupled and result in a unit driven by the high-speed cam for actuating both inlet valves.
  • rocker arm pairs consist of drive rocker arms and free rocker arms with coupling devices and in which an intake valve or a drive rocker arm is assigned an exhaust valve in operation, the free rocker arm of the intake valve or exhaust valve is detachable.
  • the rocker arm pairs for the intake valves are arranged immediately adjacent to one another. The position and direction of action of the coupling bolts perpendicular to the axis of the rocker arm axis avoid one local wear on the cams and associated cam slide devices.
  • the invention has for its object to provide a valve drive system of the type specified in the preamble of claim 1 with which the various opening and closing times while largely maintaining a compact design and using only a single camshaft for a row of cylinders for the valve drive of each cylinder display more flexibly.
  • the valve drive system allows, in the arrangement of only one camshaft in the cylinder head, a separate control of the pair of actuating and coupling levers on the intake and exhaust side of the rocker arm pair of each cylinder and thus any determination of the switching times for the intake and exhaust valve with regard to the opening and closing times .
  • the special design for each cylinder thus results in switching options through which only the actuating levers or only the coupling levers take effect, or a circuit is possible in which only the actuation lever for one inlet valve and the coupling lever for the other inlet valve of the same cylinder or vice versa.
  • variable control times can be achieved with the exhaust valve in connection with variable control times of at least one intake valve.
  • valve drive system in which the cams actuate only one camshaft all rocker arms for the intake and exhaust valves of a row of cylinders and each actuating lever and the associated coupling lever for actuating at least one exhaust valve between the rocker arm pairs consisting of actuating and coupling levers intended for the intake valves are arranged, there is a minimization of the manufacturing, assembly and space requirements of the control parts connected to the cylinder head.
  • exhaust valves 2 and intake valves 3, 4 are provided, all of which are driven by a single camshaft 5 mounted in the cylinder head 1 via a rocker arm arrangement 6.
  • the rocker arm arrangement 6 comprises two rocker arms for the exhaust valve 2 and four rocker arms for the actuation of the two intake valves 3, 4. Of these four rocker arms, two act as actuating levers 8, 9 and the other two as coupling levers 10, 11, while of the two rocker arms for exhaust valve 2 one acts as an operating lever 7 and the other as a coupling lever 7a.
  • the rocker arm pair 22 is arranged between the rocker arm pairs 14, 15, specifically the inlet-side actuating levers 8, 9 are placed directly adjacent to the coupling lever 7a and actuating lever 7 for the exhaust valve 2.
  • the actuating levers 8, 9 and the coupling levers 10, 11 are rotatably mounted on a common rocker arm axis 12 and the actuating lever 7 and the coupling lever 7a on another rocker arm axis 13 (FIGS. 1 and 2).
  • the camshaft 5 runs between the two rocker arm axes 12, 13.
  • the actuating lever and associated coupling lever form a detachable unit or a pair of rocker arms.
  • the rocker arm pairs 14, 15, 25 of each cylinder are each provided with a coupling device 16, 17, 22, each of which consists of a pressurizable locking bolt 16a, 17a, 22a and a spring-loaded guide cup 16b, 17b, 22b.
  • the locking pin is mounted in a longitudinally displaceable manner in the coupling lever, while the guide cup with the spring 16c, 17c, 22c is guided in a longitudinally displaceable manner in the actuating lever, or vice versa.
  • cams 18, 19, 20, 21 for the actuating levers 8, 9 and coupling levers 10, 11 have basic circles of the same diameter, while the cams 18, 21 assigned to the coupling levers 10, 11 have larger cam elevations than the cams 19 assigned to the actuating levers 8, 9 , 20.
  • the valves of a cylinder can be controlled separately, that is to say that depending on the actuation of the coupling devices 16, 17, different inlet start and end times can be driven.
  • Fig. 3 is a schematic representation of the valve drive system with six cams 18, 19; 7, 7a; 20, 21 shown, which cooperate with actuating and coupling levers for the intake and exhaust valves.
  • the coupling lever 10 is assigned to the cam 18, the actuating lever 8 intended for the intake valve 3 to the cam 19, the actuating lever 7 for the exhaust valve 2 to the cam 23, the coupling lever 7a to the cam 24, the actuating lever 9 to the intake valve 4 to the cam 20 and the coupling lever 11 the cam 21.
  • a version with only one actuating lever 9 can be used for the inlet valve 4 without a coupling lever 11, which means that cams 21, coupling lever 11 and coupling device 17 are omitted (indicated by broken lines).
  • the switching options can e.g. be load, speed, flow and exhaust gas recirculation dependent.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ventilantriebssystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
  • Aus der EP-A- 0 267 687 B1 ist ein Ventilantriebssystem mit zwei Einlaßventilen und einem Auslaßventil für jeden Zylinder bekannt. Die Kipphebelanordnung für diese Ventile setzt sich aus zwei Betätigungshebeln und einem Koppelhebel zusammen, wobei jeder Betätigungshebel von einem Niedrigdrehzahlnocken und der Koppelhebel von einem Hochdrehzahlnocken antreibbar ist. Beide Betätigungshebel und der Koppelhebel eines jeden Zylinders sind koppelbar und ergeben eine von dem Hochdrehzahlnocken angetriebene Einheit für die Betätigung beider Einlaßventile.
  • Aus der US-A-4 741 297 ist ein Ventilantriebssystem bekannt, bei dem einem Kipphebelpaar ein Einlaßventil zugeordnet ist (Fig.9). Es können aber auch einem Kipphebelpaar zwei Einlaßventile zugeordnet sein, das bedeutet, daß ein Betätigungshebel für die gleichzeitige Betätigung beider Einlaßventile bestimmt ist.
  • Ferner ist aus der DE-A.-3 800 347 ein Ventilbetätigungssystem bekannt, bei dem Kipphebelpaare aus Antriebskipphebel und freie Kipphebel mit Koppelvorrichtungen bestehen und bei dem einem Antriebskipphebel ein Einlaßventil oder einem Antriebskipphebel ein Auslaßventil betriebsmäßig zugeordnet ist, wobei der freie Kipphebel von dem Einlaßventil oder Auslaßventil lösbar ist. Die Kipphebelpaare für die Einlaßventile sind einander unmittelbar benachbart angeordnet. Die Lage und Wirkrichtung der Kupplungsbolzen senkrecht zur Achse der Kipphebelachse vermeiden einen örtlichen Verschleiß an den Nocken und zugeordneten Nockengleiteinrichtungen.
  • Schließlich ist aus der EP-A-0 141 527 ein Ventilantriebssystem bekannt, bei dem lediglich ein einziger Kipphebel als Gabelkipphebel für die Betätigung zweier Auslaßventile sowie nicht-koppelbare Kipphebel für die einfache Betätigung von Einlaßventilen vorgesehen sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventilantriebssystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung vorzusehen, mit dem sich unter weitgehender Beibehaltung einer kompakten Bauweise und unter Verwendung nur einer einzigen Nockenwelle für eine Zylinderreihe für den Ventilantrieb eines jeden Zylinders die verschiedenen Öffnungs- und Schließzeiten flexibler darstellen lassen.
  • Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Ventilantriebssystem erlaubt bei der Anordnung nur einer Nockenwelle im Zylinderkopf eine separate Ansteuerung des jeweils aus Betätigungs- und Koppelhebel bestehenden einlaß- und auslaßseitigen Kipphebelpaares eines jeden Zylinders und damit eine beliebige Festlegung der Schaltzeitpunkte für das Einlaß- und Auslaßventil hinsichtlich der Öffnungs- und Schließzeiten. Es ergeben sich durch die besondere Ausführung für jeden Zylinder somit Schaltmöglichkeiten, durch die nur die Betätigungshebel oder nur die Koppelhebel wirksam werden, oder es ist eine Schaltung möglich, bei der nur der Betätigungshebel für das eine Einlaßventil und der Koppelhebel für das andere Einlaßventil desselben Zylinders oder umgekehrt in Funktion tritt. Außerdem sind variable Steuerzeiten mit dem Auslaßventil in Verbindung mit variablen Steuerzeiten zumindest eines Einlaßventiles erreichbar.
  • In dem Unteranspruch ist noch eine förderliche Weiterbildung der Erfindung beansprucht.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Ventilantriebssystem, bei dem die Nocken nur einer Nockenwelle alle Kipphebel für die Einlaß- und Auslaßventile einer Zylinderreihe betätigen und jeder Betätigungshebel und der zugeordnete Koppelhebel für die Betätigung mindestens eines Auslaßventiles zwischen den für die Einlaßventile bestimmten, aus Betätigungs- und Koppelhebel bestehenden Kipphebelpaaren angeordnet sind, ergibt sich eine Minimierung des Fertigungs-, Montage- und Platzaufwandes der mit dem Zylinderkopf verbundenen Steuerungsteile.
  • Der Gegenstand der Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine mehrzylindige Brennkraftmaschine mit der erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung in Draufsicht und
    Fig. 2
    die Brennkraftmaschine mit der Kipphebelanordnung im Querschnitt und
    Fig. 3
    in schematischer Darstellung die Kipphebelanordnung.
  • Im Zylinderkopf 1 einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine sind Auslaßventile 2 und Einlaßventile 3,4 vorgesehen, die allesamt von einer einzigen im Zylinderkopf 1 gelagerten Nockenwelle 5 über eine Kipphebelanordnung 6 angetrieben werden.
  • Die Kipphebelanordnung 6 umfaßt zwei Kipphebel für das Auslaßventil 2 sowie vier Kipphebel für die Betätigung der beiden Einlaßventile 3,4. Von diesen vier Kipphebeln wirken zwei als Betätigungshebel 8,9 und die weiteren zwei als Koppelhebel 10,11, während von den zwei Kipphebeln für das Auslaßventil 2 eines als Betätigungshebel 7 und das andere als Koppelhebel 7a wirkt.
  • Zwischen den Kipphebelpaaren 14,15 ist das Kipphebelpaar 22 angeordnet, und zwar sind die einlaßseitigen Betätigungshebel 8, 9 dem Koppelhebel 7a und Betätigungshebel 7 für das Auslaßventil 2 unmittelbar benachbart plaziert. Die Betätigungshebel 8,9 und die Koppelhebel 10, 11 sind auf einer gemeinsamen Kipphebelachse 12 und der Betätigungshebel 7 und der Koppelhebel 7a auf einer anderen Kipphebelachse 13 drehbar gelagert ( Fig. 1 u. 2). Zwischen beiden Kipphebelachsen 12, 13 verläuft die Nockenwelle 5.
  • Betätigungshebel und zugehöriger Koppelhebel bilden eine lösbare Einheit bzw. ein Kipphebelpaar. Die Kipphebelpaare 14, 15, 25 eines jeden Zylinders sind mit jeweils einer Koppelvorrichtung 16, 17, 22 versehen, von denen jede aus einem druckbeaufschlagbaren Arretierbolzen 16a, 17a, 22a und einer federbelasteten Führungstasse 16b, 17b, 22b besteht. Der Arretierbolzen ist in dem Koppelhebel längsverschiebbar gelagert, während die Führungstasse mit der Feder 16c, 17c, 22c in dem Betätigungshebel längsverschiebbar geführt ist, oder umgekehrt.
  • Pro Zylinder sind für jedes Einlaßventil 3,4 zwei unterschiedlich große Nockenerhebungen vorgesehen, das bedeutet, daß bei zwei Einlaßventilen 3,4 vier Nockenwellenerhebungen pro Zylinder vorliegen. Die Nocken 18, 19, 20, 21 für die Betätigungshebel 8, 9 und Koppelhebel 10, 11 haben Grundkreise gleichen Durchmessers, während die den Koppelhebeln 10, 11 zugeordneten Nocken 18, 21 größere Nockenerhebungen aufweisen als die den Betätigungshebeln 8,9 zugeordneten Nocken 19, 20. Durch eine derartige Kipphebelanordnung sind die Ventile eines Zylinders getrennt steuerbar, d.h., daß je nach Ansteuerung der Koppelvorrichtungen 16, 17 verschiedene Einlaßbeginn- und Einlaßendezeiten gefahren werden können.
  • In Fig. 3 ist zur besseren Übersicht in schematischer Darstellung das Ventilantriebssystem mit sechs Nocken 18, 19; 7, 7a; 20, 21 gezeigt, die mit Betätigungs- und Koppelhebeln für die Einlaß- und Auslaßventile zusammenarbeiten.
  • Im einzelnen sind zugeordnet der Koppelhebel 10 dem Nocken 18, der für das Einlaßventil 3 bestimmte Betätigungshebel 8 dem Nocken 19, der Betätigungshebel 7 für das Auslaßventil 2 dem Nocken 23, der Koppelhebel 7a dem Nocken 24, der Betätigungshebel 9 für das Einlaßventil 4 dem Nocken 20 und der Koppelhebel 11 dem Nocken 21.
  • Mit 16, 17 und 22 sind die Koppelvorrichtungen der einzelnen Kipphebelpaare 14, 15 und 25 bezeichnet.
  • Gegebenenfalls ist eine Ausführung mit nur einem Betätigungshebel 9 für das Einlaßventil 4 ohne Koppelhebel 11 einsetzbar, das bedeutet, daß Nocken 21, Koppelhebel 11 und Koppelvorrichtung 17 wegfallen (mit unterbrochenen Linien angedeutet).
  • Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel läßt folgende Schaltmöglichkeiten für jeden Zylinder zu:
    • a) Es sind nur die Betätigungshebel für ein Auslaßventil und mindestens ein Einlaßventil wirksam
    • b) Es sind nur die Koppelhebel für ein Auslaßventil und mindestens ein Einlaßventil wirksam
    • c) Es ist nur ein Betätigungs- oder nur ein Koppelhebel der Kipphebelpaare für die Einlaßventile und entweder der Betätigungshebel oder der Koppelhebel für ein Auslaßventil wirksam.
  • Die Schaltmöglichkeiten können z.B. last-, drehzahl-, strömungs- und abgasrückführabhängig sein.

Claims (2)

  1. Ventilantriebssystem, das für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit zwei Einlaßventilen und mindestens einem Auslaßventil pro Zylinder vorgesehen ist, mit einer einzigen Nockenwelle mit Nocken für die Betätigung dieser Ventile über auf Kipphebelachsen drehbar gelagerten Kipphebelanordnungen, die sich aus Kipphebelpaaren pro Zylinder zusammensetzen, von denen jedes einen Betätigungshebel und Koppelhebel sowie eine Koppelvorrichtung zur Koppelung von Betätigungs- und Koppelhebel umfaßt,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß jedem Einlaß- und Auslaßventil (3,4;2) jeweils ein aus Betätigungs- und Koppelhebel(7,8,9; 7a, 10, 11) sowie Koppelvorrichtung (16, 17, 22) bestehendes Kipphebelpaar (14, 15, 25) zugeordnet ist und die Koppelvorrichtungen (16,17,22) sämtlicher aus Betätigungshebel (7,8,9) und Koppelhebel (7a,10,11) bestehenden Kipphebelpaare (14,15, 25) eines jeden Zylinders unabhängig voneinander steuerbar sind und daß jeder für die Betätigung mindestens eines Auslaßventiles (2) vorgesehene Betätigungshebel (7) und der zugeordnete Koppelhebel (7a) zwischen den aus Betätigungs- und Koppelhebel (8,9;10,11) bestehenden Kipphebelpaaren (14,15) für die Einlaßventile (3,4) eines jedes Zylinders angeordnet sind.
  2. Ventilantriebssystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß jeder den Einlaßventilen (3,4) zugeordnete Betätigungshebel (8,9) unmittelbar neben dem Kipphebelpaar (25) für das Auslaßventil (2) liegt.
EP92710025A 1992-06-27 1992-08-20 Ventilantriebssystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP0576768B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4221134A DE4221134C1 (de) 1992-06-27 1992-06-27
DE4221134 1992-06-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0576768A1 EP0576768A1 (de) 1994-01-05
EP0576768B1 true EP0576768B1 (de) 1996-10-16

Family

ID=6461960

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EP92710025A Expired - Lifetime EP0576768B1 (de) 1992-06-27 1992-08-20 Ventilantriebssystem für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine

Country Status (8)

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US (1) US5297505A (de)
EP (1) EP0576768B1 (de)
JP (1) JP2552243B2 (de)
KR (1) KR950014400B1 (de)
DE (2) DE4221134C1 (de)
FR (1) FR2692933B1 (de)
GB (1) GB2268226B (de)
IT (1) IT1262366B (de)

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